19482

Паралельні компютерні архітектури

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Паралельні комп'ютерні архітектури Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарськ

Украинкский

2013-07-12

42.8 KB

2 чел.

Паралельні комп'ютерні архітектури

Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище, а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарські препарати за допомогою комп'ютерів, не приносячи в жертву легіони щурів. Розробники літальних апаратів могли б отримувати кращі результати, якби замість будівництва величезних аеродинамічних труб моделювали свої конструкції на комп'ютері. Якщо говорити коротко, якими б потужними не були комп'ютери, їх можливостей ніколи не вистачить для вирішення багатьох нетривіальних задач (особливо наукових, технічних і промислових).

Хоча тактова частота постійно зростає, швидкість комутації не можна збільшувати нескінченно. Головною проблемою залишається швидкість світла - неможливо примусити протони й електрони рухатися швидше. Через високу тепловіддачу комп'ютери перетворилися на кондиціонери. Нарешті, оскільки розміри транзисторів постійно зменшуються, зрештою настане час, коли кожен транзистор буде складатися з декількох атомів, тому основною проблемою можуть стати закони квантової механіки (наприклад, принцип невизначеності Гейзенберга).

В результаті, щоб мати можливість вирішувати більш складні завдання, розробники звернулися до комп'ютерів паралельної дії (далі - паралельні комп'ютери). Неможливо побудувати комп'ютер з одним процесором і часом циклу в 0,001 не, але зате можна побудувати комп'ютер з 1000 процесорами, час циклу кожного з яких складає 1 не. І хоча швидкодії кожного процесора в другому випадку очевидно мало, теоретично ми повинні отримати необхідну продуктивність.

Паралелізм можна вводити на різних рівнях. На самому низькому рівні він може бути реалізований в процесорі за рахунок конвейеризації і суперскалярної архітектури з кількома функціональними блоками. Прихованого паралелізму можна добитися шляхом значного подовження слів в командах. За допомогою додаткових функцій можна «навчити» процесор одночасно обробляти кілька програмних потоків. Нарешті, можна встановити на одній мікросхемі кілька процесорів. Проте всі ці прийоми, разом узяті, здатні підвищити продуктивність максимум в 10 разів у порівнянні з класичними послідовними рішеннями.

На наступному рівні можливе впровадження в систему зовнішніх плат ЦП з поліпшеними обчислювальними можливостями. Як правило, в підключаються процесорах реалізуються спеціальні функції, такі як обробка мережевих пакетів, обробка мультимедійних даних, криптографія і т. д. Продуктивність спеціалізованих додатків за рахунок цих функцій може бути підвищена в 5-10 разів.

Щоб підвищити продуктивність в сто, тисячу чи мільйон разів, необхідно звести воєдино численні процесори і забезпечити їх ефективну взаємодію. Цей принцип реалізується у вигляді великих мультипроцесорних систем і мультікомпьютеров (кластерних комп'ютерів). Природно, об'єднання тисяч процесорів у єдину систему породжує нові проблеми, які потрібно вирішувати.

Нарешті, останнім часом з'явилася можливість інтеграції через Інтернет цілих організацій. В результаті формуються слабо пов'язані розподілені обчислювальні сітки, або грати. Такі системи тільки починають розвиватися, але їх потенціал досить високий.

Коли два процесори або обробних елемента знаходяться поруч і обмінюються великими обсягами даних з невеликими затримками, вони називаються сильно пов'язаними (tightly coupled). Відповідно, коли два процесори або обробних елемента розташовуються далеко один від одного і обмінюються невеликими обсягами даних з великими затримками, вони називаються слабо пов'язаними (loosely coupled). У цьому розділі ми обговоримо принципи розробки систем цих форм паралелізму і розглянемо ряд прикладів. Почавши з сильно пов'язаних систем, для яких характерний внутріпроцессорний паралелізм, ми поступово перейдемо до слабо зв'язаних систем і в завершальній частині голови поговоримо про розподілених обчислювальних системах. Приблизний спектр розглянутих тим ілюструє рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Внутріпроцессорний паралелізм (а); співпроцесор (б); мультипроцессор (в); мультікомпьютер (г); слабо пов'язана розподілена обчислювальна система (д)

Паралелізм постійно виявляється темою гарячих дискусій, у зв'язку з чим в цьому розділі незвично багато посилань - в основному, на недавні роботи про заданій темі.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76497. Меры государственной помощи семьям, имеющим детей 17.04 KB
  Основные виды государственных пособий гражданам имеющим детей в связи с их рождением и воспитанием перечислены в Федеральном законе от 19. При этом более подробные нормы об условиях назначения детских пособий и порядке их выплаты содержатся в Приказе Минздравсоцразвития России от 23 декабря 2009 г. N 1012н Об утверждении Порядка и условий назначения и выплаты государственных пособий гражданам имеющим детей. В указанных правовых актах перечислены следующие виды пособий: 1 пособие по беременности и родам; 2 единовременное пособие...
76498. Защита прав несовершеннолетних детей 19.12 KB
  56 Семейного Кодекса РФ говорит о том что ребенок имеет право на защиту своих прав и право на защиту от злоупотреблений со стороны родителей. Защита прав и законных интересов осуществляется родителями а в случаях предусмотренных Семейным кодексом в частности когда органом опеки и попечительства установлено что между интересами родителей и детей имеются противоречия родители лишены родительских прав граждане чья дееспособность ограничена вследствие злоупотребления алкоголем органом Опеки и попечительства прокурором судом. При...
76499. Лишение родительских прав: основания, порядок 16.41 KB
  Уклонение родителей от выполнения своих обязанностей по воспитанию детей может выражаться в отсутствии заботы об их нравственном и физическом развитии обучении подготовке к общественно полезному труду; отказываются без уважительных причин взять своего ребенка из родильного дома отделения либо из иного лечебного учреждения воспитательного учреждения учреждения социальной защиты населения или из других аналогичных учреждений; злоупотребляют своими родительскими правами т. использование этих прав в ущерб интересам детей например...
76500. Правовые последствия лишения родительских прав 16.64 KB
  71 СК следует что родители лишенные родительских прав утрачивают вопервых все права основанные на факте родства с ребенком в отношении которого они лишены родительских прав причем речь идет не только о тех правах которые они имели до достижения детьми совершеннолетия но и других вытекающих как из семейных так и иных правоотношений. Вовторых родители лишенные родительских прав утрачивают право на льготы и государственные пособия установленные для граждан имеющих детей. Так лишение родительских прав влечет утрату для...
76501. Восстановление в родительских правах 18.79 KB
  Что касается правовой стороны восстановления в родительских правах то оно допустимо лишь в отношении несовершеннолетних так как напрямую связано с воспитанием ребенка. 72 СК восстановление в родительских правах уже невозможно. Восстановление в родительских правах допускается если родители один из них изменили: свое поведение; образ жизни; отношение к воспитанию ребенка.
76502. Ограничение родительских прав 17.55 KB
  При лишении родительских прав родители ребёнка утрачивают право на личное воспитание в том числе на общение; на получение мер социальной поддержки: пособий компенсаций льгот. При ограничении родительских прав отец и мать утрачивают права на личное воспитание и получение льгот но сохраняют право на общение с ребенком если такое общение не оказывает на ребенка негативного вредного влияния. В каких случаях суд можно ограничить мать и отца в родительских правах Если ребенок находится в опасной обстановке которая возникла не по вине...
76503. Алиментные правоотношения супругов и бывших супругов 18.09 KB
  Супруги вправе заключить соглашение об уплате алиментов. проживающие как супруги без официальной регистрации брака в органах загса могут заключить соглашение о предоставлении содержания на которые нормы СК РФ регулирующие соглашения об уплате алиментов будут распространяться в порядке аналогии закона. В случае отказа от материальной поддержки и отсутствия соглашения между супругами об уплате алиментов право требовать предоставления алиментов в судебном порядке от другого супруга обладающего необходимыми для этого средствами имеют: а...
76504. Алиментные правоотношения родителей и детей 21.08 KB
  80 СК РФ Родители обязаны содержать своих несовершеннолетних детей.27 ГК РФ обязанность родителей содержать своих детей прекращается ст. Гражданский кодекс РФ наделяет детей достигших 14-летнего возраста заключать соглашение об уплате алиментов с согласия своего родителя или иного законного представителя ст.
76505. Алиментные правоотношения родителей и совершеннолетних детей 19.06 KB
  И здесь следует остановиться на соглашении об уплате алиментов. Соглашение об уплате алиментов способ добровольной уплаты алиментов. Родители вправе заключить соглашение о предоставлении алиментов своим совершеннолетним детям независимо от их нетрудоспособности и нуждаемости.